三坐标工作台控制系统综合设计

精品文档---下载后可任意编辑现代科学技术的不断进展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速进展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的进展阶段。1.2、设计任务主要是设计一个具有 X、Y、Z 三个坐标轴的工作台，能够沿着 X、Y、Z 轴运动，用于加工机床时不仅可以对空间任意平面加工,而且能对空间曲面加工；还能用于测量装置，可以对工件的三维坐标进行测量。设计包括其机械结构部分，控制系统部分的软、硬件系统，能够实现基本的运动功能和联动功能。机械传动部件的选择要设计的工作台，需要承受 20kN 的载荷，载荷不大，而且脉冲当量小，定位精度高，因此选用直线滚动导轨副，它具有摩擦系数小，不易爬行，传动效率高，结构紧，安装预紧方便等优点。±0.01mm 的定位精度，滑动丝杠副为能为力，只有选用滚珠丝杆副才能达到要求。选择了步进电动机和滚珠丝杆副以后，为了圆整脉冲当量，放大电动机的输出转矩，降低运动部件折算到电动机转轴上的转动惯量，可能需要减速装置，且应有消间隙机构，选用无间隙齿轮传动减速箱。选定的脉冲当量尚未达到 0.001mm，定位精度也未达到微米级，空载最快移动速度也只有因此 3000mm/min，故设计不必采纳高档次的伺服电动机，因此可以选用混合式步进电动机。以降低成本，提高性价比。为了确保电动机在运动过程中不受切削负载和电网的影响而失步，决定采纳半闭环控制，拟在电动机的尾部转轴上安装增量式旋转编码器，用以检测电动机的转角与转速。增量式旋转编码器的分辨力应与步进电动机的步距角相匹配。控制系统的设计1）设计的三坐标工作台准备用在数控机床上，其控制系统应该具有单坐标定位，两坐标直线插补与圆弧插补的基本功能，所以控制系统设计成连续控制型。2）对于步进电动机的半闭环控制，选用 MPC07 运动控制卡作为控制系统的 CPU，能够满足相关的指标。MPC07 控制卡主要特征有：开放式结构、使用简便、功能丰富、可靠性高等3）要设计一台完整的控制系统，在选择 CPU 之后，还要扩展程序存储器，键盘与显示电路，I/O 接口电路，D/A 转换电路，串行接口电路等。4）选择合适的驱动电源，与步进电动机配套使用。2、机械传动部件的选择 由于所设计的三坐标工...